伴随着工业生产中应用的高速电机的发展,起到支撑高速电机转子的磁轴承成为当前热点研究内容。磁悬浮轴承是一种集机械结构、电力电子、控制工程、材料学、数字信号处理等多门学科的机电一体化的典型代表。根据磁轴承偏置磁场的来源的不同,磁轴承可以分为多种类别。本文主要研究了单自由度主动磁悬浮轴承及其控制系统。具体内容如下:研究应用在工程上的主动磁悬浮轴承径向磁轴承的结构、定子磁极的绕线方式。通过对电磁悬浮力的分析,推导出单自由度差动驱动方式控制的磁悬浮轴承的电磁力计算公式,确定了电磁轴承模型及参数,给出了位移传感器和功率放大器的简化数学模型。为了实现磁轴承的单自由度分散控制,应用Ansoft有限元分析软件对径向磁轴承定子的不同结构进行二维有限元电磁仿真计算,并对不同磁轭结构的计算结果进行分析从而确定径向磁轴承的解耦结构。计算了转子所受电磁合力与转子位移的关系曲线,分析表明做了解耦设计的磁轴承结构能够提供转子在产生位置偏移时回到平衡位置的电磁力。从而得出设计的磁轴承结构满足实际要求。分析主动磁悬浮轴承的控制方式,针对磁轴承的电磁执行器的特性要求,并遵循磁轴承功放的设计依据,在脉宽调制发生电路和功放驱动电路之间设计了一个逻辑电路。从而在两电平功放电路的基础上实现三电平控制策略。通过仿真与实验相结合的方式验证了功放设计的合理性。功率放大器的性能良好。能够有效减小电流纹波。仿真确定了磁轴承控制系统的位移外环PID控制参数。并在此参数条件下对主动磁悬浮轴承转子进行了起浮、静态悬浮和旋转实验。